Solar-Technik
Wärmegewinnung durch Sonnenenergie
Denn jeder hat schon einmal erlebt, wie schnell sich im Sommer ein in der Sonne liegender mit Wasser gefüllter Gartenschlauch erhitzt! Ähnlich funktioniert auch die Solarthermie. Hier wird die Sonne zur Erwärmung von Trinkwarmwasser, Schwimmbädern oder zur Unterstützung der Raumheizung genutzt. Solarthermie ist Wärmegewinnung durch Sonnenenergie.
Die Anfänge der Solarthermie
Flachkollektorenprinzip
Die historischen Wurzeln des Flachkollektorenprinzips gehen auf den Schweizer Naturforscher de Saussure zurück, der um 1767 eine gläserne „Hitzekiste“ entwickelte, die als Vorläufer des heutigen Flachkollektorenprinzips gelten könnte.
Darauf aufbauend schuf der französische Ingenieur Augustin Mouchot durch die Kombination des Kollektor-Prinzips mit lang bekannten Brennspiegeln die ersten konzentrierende Kollektoren, die mit hohen Temperaturen Wasser in Dampf verwandeln und damit Dampfmaschinen antreiben konnten.
Vakuum-Röhrenkollektoren
Die historischen Wurzeln der Vakuum-Röhrenkollektoren gehen auf die Erfindung der Thermoskanne zurück. Der schottische Physiker James Dewar erfand 1893 ein doppelwandiges Gefäß mit einem vakuumisolierten Zwischenraum – die Thermoskanne.
Basierend auf dem Prinzip der Thermoskanne entwickelte bereits im Jahre 1909 Emmet Vakuum-Röhren um Sonnenenergie nutzbar zu machen. Seine Patente aus dieser Zeit bilden auch heutzutage noch die Grundlage für modernste Vakuum-Röhrentechnik.
Die historischen Wurzeln des Flachkollektorenprinzips gehen auf den Schweizer Naturforscher de Saussure zurück, der um 1767 eine gläserne „Hitzekiste“ entwickelte, die als Vorläufer des heutigen Flachkollektorenprinzips gelten könnte.
Darauf aufbauend schuf der französische Ingenieur Augustin Mouchot durch die Kombination des Kollektor-Prinzips mit lang bekannten Brennspiegeln die ersten konzentrierende Kollektoren, die mit hohen Temperaturen Wasser in Dampf verwandeln und damit Dampfmaschinen antreiben konnten.
Vakuum-Röhrenkollektoren
Die historischen Wurzeln der Vakuum-Röhrenkollektoren gehen auf die Erfindung der Thermoskanne zurück. Der schottische Physiker James Dewar erfand 1893 ein doppelwandiges Gefäß mit einem vakuumisolierten Zwischenraum – die Thermoskanne.
Basierend auf dem Prinzip der Thermoskanne entwickelte bereits im Jahre 1909 Emmet Vakuum-Röhren um Sonnenenergie nutzbar zu machen. Seine Patente aus dieser Zeit bilden auch heutzutage noch die Grundlage für modernste Vakuum-Röhrentechnik.
Kollektorensysteme
Das Herzstück einer thermischen Solaranlage ist der Kollektor. Man
unterscheidet grundsätzlich zwischen Flachkollektoren und
Vakuum-Röhrenkollektoren.
Flachkollektoren
Ein Flachkollektor besteht aus einem selektiv beschichteten Absorber, der zur Absorption („Aufnahme") der einfallenden Sonnenstrahlung und ihrer Umwandlung in Wärme dient. Zur Minimierung von thermischen Verlusten wird dieser Absorber in einen wärmegedämmten Kasten mit transparenter Abdeckung (meistens Glas) eingebettet. Die in den Absorber integrierten Rohre werden auch hier von dem oben beschriebenen Wärmeträgermedium durchströmt.- Preisgünstig
- Vielfache Montagemöglichkeiten
- Harmonische Dachintegration möglich
Vakuum-Röhrenkollektoren
Ein Vakuum-Röhrenkollektor besteht aus aneinander gereihten Glasröhren. Diese Glasröhren sind vakuumisoliert, hochreflektierend und witterungsbeständig verspiegelt. Innerhalb dieser Glasröhren verlaufen mit einem Wärmeträgermedium, normalerweise ein Gemisch aus Wasser und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel, gefüllte Rohrschleifen, die zur Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme dienen.- Höherer Wirkungsgrad, besonders bei niedriger Einstrahlung (z.B. im Winter)
- Interessante Optik
- Bei einigen Fabrikaten ist der Austausch einzelner Elemente möglich
Speichertechniken
Zu einer thermischen Solaranlage gehört neben dem Herzstück Kollektor
auch die Speichertechnik. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen
Solarwarmwasserspeicher und Solar-Kombispeicher.
Solarwarmwasserspeicher
Der Solarwarmwasserspeicher ist größer als konventionelle Warmwasserspeicher damit er die Solarwärme 2 – 3 Tage vorhalten kann. Er ist hoch und schlank gebaut, wodurch sich Wasserschichten unterschiedlicher Temperaturniveaus bilden. Das warme Wasser ist leichter, steigt daher nach oben und steht im oberen Teil des Speichers zur Nutzung bereit. Wird es entnommen, strömt unten kaltes Wasser nach, das erwärmt wird und dann wieder nach oben steigt.Über den unteren Wärmetauscher wird die Solarwärme auf das Trinkwasser übertragen. Wenn die Temperatur im oberen Speicherteil nicht hoch genug ist, wird das Trinkwasser über den oberen Wärmetauscher vom Heizkessel auf die gewünschte Temperatur erwärmt.
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